[發明專利]功率器件的驅動裝置與方法

有效

• 申請號: 202010122289.X
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111525914B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 陳勁泉;倪川;陸瑋
• 申請（專利權）人: 瓴芯電子科技（無錫）有限公司
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08
• 代理公司: 北京威禾知識產權代理有限公司 11838
• 代理人: 沈超

本申請提供了一種功率器件驅動裝置，包括檢測模塊，與功率器件耦合，配置為檢測功率器件狀態；驅動模塊，分別耦合至所述檢測模塊和功率器件，配置為根據所述檢測模塊的檢測結果對所述功率器件進行調控；其中，所述檢測模塊包括快速檢測子模塊，配置為當所述驅動裝置的輸入信號無效后的預設時間段內對功率器件狀態進行檢測，并在功率器件存在過流的情況下控制所述驅動模塊對功率器件進行軟關斷。本申請還提供了相應的功率器件驅動方法和用電設備。

技術領域

本申請屬于電氣控制領域，尤其涉及一種適用于功率器件的驅動裝置與方法。

背景技術

這些年來功率器件例如絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)被廣泛地應用于電機驅動、照明電路、變頻器、牽引傳動等領域。但是在實際應用中常常會出現負載短路的情況。在負載短路情況下，IGBT導通電流會很大，如果沒有及時關斷功率器件，會引起器件過熱，最終導致器件損壞。

當負載發生短路而要關斷過流功率器件(如IGBT)時，如果采用正常關斷時的驅動能力，有可能會造成V_CE的過大，從而損壞功率器件。所以在關斷過流器件時，一般采用軟關斷，即通過降低功率器件例如IGBT晶體管的驅動電壓，降低功率器件驅動電路的驅動能力，以降低V_CE的電壓。系統或用戶可以根據需要設定在功率器件軟關斷后的一段等待時間，以消散過流產生的熱量或者等待產生過流的原因消失。在這段等待時間之內，過流的功率器件不會被打開，這段等待時間過后，功率器件重新恢復正常工作。由于在負載短路時，功率器件一般會進入飽和工作區，這種進入軟關斷同時等待一段時間的保護方式被稱為退飽和保護(DESAT)。一般來說，采用濾波器來實現上述退保護保護。

圖1所示為現有的功率器件驅動裝置的模塊示意圖。由圖可見，一般驅動裝置采用的是濾波器對功率器件的電壓V_CE進行監測，如果發現過流情況，則軟關斷信號SOFF可以跳變為有效，從而通過驅動模塊使功率器件進入軟關斷模式。

發明內容

本申請針對上述問題，本申請提供了一種功率器件驅動裝置，包括檢測模塊，與功率器件耦合，配置為檢測功率器件狀態；驅動模塊，分別耦合至所述檢測模塊和功率器件，配置為根據所述檢測模塊的檢測結果對所述功率器件進行調控；其中，所述檢測模塊包括快速檢測子模塊，配置為當所述驅動裝置的輸入信號無效后的預設時間段內對功率器件狀態進行檢測，并在功率器件存在過流的情況下控制所述驅動模塊對功率器件進行軟關斷。

特別的，所述檢測模塊還包括濾波子模塊，其配置為在所述輸入信號有效時對功率器件的狀態進行檢測。

特別的，所述檢測模塊還包括耦合在電源和所述快速檢測子模塊中第一節點之間的電流源；以及耦合在所述檢測模塊和所述驅動模塊之間的或門，其配置為根據所述快速檢測子模塊和所述濾波子模塊的輸出為所述驅動模塊提供控制信號。

特別的，所述快速檢測子模塊包括第一比較器，其第一輸入端耦合到所述第一節點和所述功率器件第一極，其第二輸入端配置為接收第一閾值信號；所述快速檢測子模塊還包括第一開關，其耦合在所述第一節點和所述濾波子模塊之間，并且配置為在所述輸入信號無效并且在所述預設時間段內，切斷所述濾波子模塊與所述功率器件的耦合。

特別的，所述濾波子模塊包括第二節點，所述第二節點通過所述第一開關耦合到所述第一節點，并通過第二開關耦合到地電位；第二比較器，其第一輸入端耦合到第二節點，第二輸入端配置為接收第二閾值信號；以及電容，其耦合在所述第二節點與地電位之間。

特別的，所述驅動裝置還包括耦合二極管，其陽極耦合到所述快速檢測子模塊，其陰極耦合到功率器件的第一極。

特別的，所述預設時間段小于等于100納秒。

特別的，所述快速檢測模塊還包括控制單元，配置為使所述快速檢測模塊僅在所述預設時間段內工作或者輸出所述第一比較器的比較結果。